Modelo de associação de molas em paralelo em atividades de ensino de Física : uma análise do domínio de validade

Abstract

Associações de molas são frequentemente exploradas no ensino de Física por meio de um modelo teórico que define a constante elástica equivalente de um conjunto de molas em paralelo como o somatório das constantes elásticas de cada uma das molas associadas. Como qualquer modelo científico, essa representação é construída assumindo uma série de idealizações que delimitam o seu domínio de validade. No referido modelo, pressupõe-se que, quando uma força é aplicada, as molas associadas distendem-se igualmente, ou seja, apresentam uma mesma deformação. Para o caso em que duas molas são usadas para sustentar um objeto verticalmente, dificilmente teremos essa condição respeitada. No presente artigo, apresentamos uma discussão sobre a associação de duas molas em paralelo sob a perspectiva do processo de modelagem segundo Bunge. Propomos uma expansão do modelo teórico tradicionalmente explorado considerando a associação de duas molas em paralelo que não se deformam igualmente. Apresentamos também uma contrastação empírica do modelo tradicional e do modelo expandido proposto. Entendemos que a discussão construída tem potencial para, além de proporcionar a mobilização de conhecimentos de Física básica, fomentar discussões sobre o papel representacional do conhecimento científico, possibilitando situações que demandam reflexões sobre a natureza da Ciência.

Spring associations are often explored in Physics teaching through a theoretical model that defines the equivalent elastic constant of a set of springs in parallel as the sum of the spring constants of each of the associated springs. Like any scientific model, this representation is constructed by assuming a series of idealizations that delimit its validity domain. In the mentioned model, it is assumed that, when a force is applied, the associated springs extend equally, that is, they present a same deformation. For the case where two springs are used to sustain an object vertically, we will hardly have this condition respected In this paper, we present a discussion about the association of two springs in parallel from the perspective of the Bunge modeling process. We propose an expansion of the traditionally explored theoretical model considering the association of two parallel springs that do not deform equally. We also present an empirical comparison of the traditional model and the proposed expanded model. We understand that the discussion built has the potential to, besides providing the mobilization of basic physics knowledge, foster discussions about the representational role of scientific knowledge, enabling situations that demand reflection on the nature of Science.